初中物理-功的原理和机械效率

1、初中物理初中物理功的原理和简单机械功的原理和简单机械1. 功的原理功的原理 使用任何机械时，人对使用任何机械时，人对机械所做的功，等于机械对物体所做的机械所做的功，等于机械对物体所做的功功 2. 斜面斜面 使用任何机械都不省功使用任何机械都不省功hLFG斜面长是斜面高的几倍，推力就是物体斜面长是斜面高的几倍，推力就是物体所受重力的几分之一。所受重力的几分之一。lhGF例题例题如图，将同一物体沿着长度不同的斜面如图，将同一物体沿着长度不同的斜面推上同一高度，所用推力分别为推上同一高度，所用推力分别为F1、F2、F3，推力所做的功分别为，推力所做的功分别为W1、W2、W3，则则F1 F2 F3 ，

2、 W1 W2 W3 。 F1F2F3 = = =2 2一辆车重一辆车重10001000牛，将他推上长牛，将他推上长100100米，高米，高2525米的斜坡，人用推力米的斜坡，人用推力至少多大？至少多大？ NNmmGlhFlhGF2501000100253 3用如图所示的滑轮组将质用如图所示的滑轮组将质量为量为1010千克的物体匀速提高千克的物体匀速提高1 1米，米，不计动滑轮的重力及摩擦，不计动滑轮的重力及摩擦，求：绳端移动的距离；求：绳端移动的距离；人拉绳所做的功；人拉绳所做的功；拉力拉力F F。 F解解:S=3h=3mW=FS=Gh=100N1m=100JF=W/S=100J/3m=33.

3、3J200J【例【例2 2】 如图所示是一个两面光滑的斜面，同一如图所示是一个两面光滑的斜面，同一个物体分别沿个物体分别沿ACAC和和BCBC斜面受拉力匀速运动到斜面受拉力匀速运动到C C点点时，所需拉力分别为时，所需拉力分别为F FA A、F FB B，所做的功分别为，所做的功分别为W WA A、W WB B。则。则: ( ): ( ) A AF FA AF FB B，W WA AW WB B B BF FA AF FB B，W WA AW WB B C CF FA AF FB B，W WA AW WB B D D以上说法都不正确以上说法都不正确 C【例【例4 4】 搬运工人用滑轮组将一物体

4、匀速搬运工人用滑轮组将一物体匀速拉到拉到1010米高的楼上，共做了米高的楼上，共做了7.27.210103 3焦焦耳的功，求这物体有多重？（不计滑轮耳的功，求这物体有多重？（不计滑轮的重力和摩擦阻力）的重力和摩擦阻力） NSWGmJ72010102 . 73例题例题5 5：如图，：如图，ABAB段是光滑圆弧面，段是光滑圆弧面，BCBC段是粗糙的水段是粗糙的水平面，平面，BCBC0.90.9米，质量为米，质量为6 6千克的物体从高千克的物体从高h h0.30.3米的米的A A点由静止下滑，到达点由静止下滑，到达C C点时静止，求物体在点时静止，求物体在BCBC段所受的阻力。段所受的阻力。 ABC

5、hNmmkgNkgSmghSWfWWGGf3 .339 . 03 . 0/1010运用概念运用概念 理性思维理性思维你得把你得把12桶每桶桶每桶1.25升的饮料从一楼搬到四升的饮料从一楼搬到四楼楼,你可以一次把它们全搬上来你可以一次把它们全搬上来,你也可以每次你也可以每次二桶分别搬二桶分别搬.你还可以拿一个筐将它们一次搬你还可以拿一个筐将它们一次搬上来。你认为哪中方法做的功多上来。你认为哪中方法做的功多?为什么为什么?第第2个问题个问题 机械效率机械效率一、机械效率一、机械效率1.1.有用功：使用任何机械时，机械对物有用功：使用任何机械时，机械对物体做的功是人们需要的，叫做有用功。体做的功是人

6、们需要的，叫做有用功。若是提升重物则若是提升重物则W W有有=Gh =Gh 若是水平牵引若是水平牵引物体物体W W有有=fs=fs 2.2.额外功：而克服机械本省重力和摩擦额外功：而克服机械本省重力和摩擦力做的功不是人们需要的，而是不得不力做的功不是人们需要的，而是不得不额外增加做的，叫额外功。额外增加做的，叫额外功。W W额外功额外功=W=W机械机械+W+W阻力阻力 3、机械效率、机械效率总功：动力总功：动力对机械对机械做的功做的功额外功：克服机械本身额外功：克服机械本身重力和摩擦重力和摩擦力力所做的功，不是人们需要的，而所做的功，不是人们需要的，而是不得不额外增加的是不得不额外增加的有用功

7、：机械有用功：机械对物体对物体做的功做的功FGW总总=FsW有用有用=GhW额额=W总总- W有用有用WW有用总100 11例例1 用如图所示的滑轮组将重用如图所示的滑轮组将重150牛牛的重物提高的重物提高1米，动滑轮重米，动滑轮重20牛，人牛，人作用于绳端拉力是作用于绳端拉力是100牛，求：有用牛，求：有用功，总功，额外功功，总功，额外功 提起动滑轮做得提起动滑轮做得功，克服摩擦力做得功，机械效率。功，克服摩擦力做得功，机械效率。 W总总=Fs=100N=100N3m3m300J300JW W有用有用= =Gh=Gh=150N150N1m1m150J150JW额额1=G动动h=20N=20N

8、1m1m20J20JW额额2= W总总- - W W有用有用- - W额额1 =130J =130JWW有用总100例例2 用滑轮组物体向左匀速拉动用滑轮组物体向左匀速拉动2米时，米时，所受摩擦力为所受摩擦力为250牛的，所用拉力是牛的，所用拉力是150牛，那么有用功等于牛，那么有用功等于 焦，总功等于焦，总功等于 焦。滑轮组的机械效率为焦。滑轮组的机械效率为 。A500J 600J 83.3%例例3 如图所示，物体如图所示，物体A重重G=1000牛，牛，A与地面的摩擦力是与地面的摩擦力是200牛，绳子自牛，绳子自由端拉力为由端拉力为80牛，物体匀速移动牛，物体匀速移动1米，米，求：求： W有

9、，有，W总，总， W总总=Fs=80N=80N3m3m300J300JW W有用有用= =fs=fs=200N200N1m1m200J200JWW有用总100=4.如何提高机械效率如何提高机械效率（1）在做相同有用功时，减小额外）在做相同有用功时，减小额外功；功；减轻动滑轮重，较少摩擦力减轻动滑轮重，较少摩擦力（2）在额外功相同时，增大有用功）在额外功相同时，增大有用功想一想？想一想？例例4 将同一物体提升相同高度，用下将同一物体提升相同高度，用下列哪个简单机械的机械效率高（列哪个简单机械的机械效率高（ ）那个机械更省力（那个机械更省力（ ）A 动滑轮动滑轮 B 定滑轮定滑轮 C 滑轮组滑轮组

10、 D 三个机械都一样。三个机械都一样。 B C例例5 在在“测滑轮组的机械效率测滑轮组的机械效率”的实验中，用的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据：同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据：（1）所用滑轮组中动滑轮，定滑轮的最少个数分别为（）所用滑轮组中动滑轮，定滑轮的最少个数分别为（ ）（2）第一次，第二次实验的机械效率的大小分别为（）第一次，第二次实验的机械效率的大小分别为（ ）（3）两次实验所测机械效率不同的原因是（）两次实验所测机械效率不同的原因是（ ） 次数次数钩码质量钩码质量（克）（克）钩码上升钩码上升高度（米）高度（米）弹簧秤示弹簧秤示数（牛）数（牛）弹簧秤移动弹簧秤移动

11、距离（米）距离（米） 1 100 0.1 0.5 0.3 2 200 0.2 0.9 0.62 67.7% 70% 2112a甲方甲方b甲甲方甲方方甲方例例6.6.用四只完全相同的滑轮和两根相用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的同的绳子组成如图所示的a、b两个滑两个滑轮组，用其提起相同的重物轮组，用其提起相同的重物G。如不。如不计滑轮与轴的摩擦，则（计滑轮与轴的摩擦，则（ ） A.a滑轮组较省力，机械效率也较高滑轮组较省力，机械效率也较高 B.b滑轮组较省力，机械效率也较高滑轮组较省力，机械效率也较高 C.两滑轮组的省力程度不同，但机械两滑轮组的省力程度不同，但机械效率相同效率相

12、同 D.两滑轮组的省力程度不同，机械效两滑轮组的省力程度不同，机械效率也不同率也不同 C功率功率机械效率机械效率物理物理意义意义比较物体做功快慢比较物体做功快慢 有用功在总功中占的比值有用功在总功中占的比值定义定义单位时间内完成的功单位时间内完成的功若甲的机器的功率大若甲的机器的功率大于乙机器的功率于乙机器的功率含义（含义（1）甲做的功比）甲做的功比乙做的功快（乙做的功快（2）相同）相同时间内甲做的功多（时间内甲做的功多（3）作相同的功甲用的时作相同的功甲用的时间少间少有用功跟总功的比值有用功跟总功的比值甲机械效率高甲机械效率高含义含义（1）做相同总功时）做相同总功时甲做的有用功多（甲做的有用

13、功多（2）做）做相同有用功甲做的总功少相同有用功甲做的总功少（3）做相同有用功甲的）做相同有用功甲的额外功少额外功少符号符号P单位单位瓦瓦无单位无单位7.7.用一个机械效率是用一个机械效率是70%70%的的滑轮组将一滑轮组将一受重力为受重力为22402240牛的货物匀速提起，所用牛的货物匀速提起，所用拉力为拉力为800800牛，则滑轮组至少由几个定牛，则滑轮组至少由几个定滑轮和几个动滑轮组成滑轮和几个动滑轮组成 （ ）A.A.一个定滑轮二个动滑轮一个定滑轮二个动滑轮 B.B.二个定滑轮二个动滑轮二个定滑轮二个动滑轮C. C. 二个定滑轮一个动滑轮二个定滑轮一个动滑轮 D. D. 二个定滑轮三个

14、动滑轮二个定滑轮三个动滑轮47.08002240%100NNFGnFnhGhWW总有8.吊车的质量为吊车的质量为20千克，人的质量千克，人的质量为为60千克。如图千克。如图9-9（a）所示，人）所示，人站在地上，通过滑轮组用吊车匀站在地上，通过滑轮组用吊车匀速提起质量为速提起质量为60千克的重物，滑千克的重物，滑轮组的效率为轮组的效率为80%，则人拉绳的，则人拉绳的力为力为_牛。如图牛。如图9（b）所示，人站在空吊车上，要通过所示，人站在空吊车上，要通过滑轮组匀速拉起吊车，滑轮组的滑轮组匀速拉起吊车，滑轮组的效率仍为效率仍为80%，则人拉绳的力为，则人拉绳的力为_牛，此时人对吊车的牛，此时人对

15、吊车的压力为压力为_牛。牛。 NNnGFFnhGhWWna25038 . 0600%1003物总有图中NNnGFFnhGhWWnb5 .18748 . 0600%1004物总有图中G=F拉拉+F支支F支支=600N-187.5N=412.5N9.9. 用滑轮组匀速提升重用滑轮组匀速提升重20002000牛的物体，作用牛的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为在绳子自由端的拉力大小为625625牛，拉力做功牛，拉力做功的功率为的功率为12501250瓦，滑轮组的机械效率为瓦，滑轮组的机械效率为80%80%，不计摩擦和绳重。（不计摩擦和绳重。（1 1）求重物上升的速度；）求重物上升的速度； （2 2）

16、如果使用这个滑轮组匀速提升重）如果使用这个滑轮组匀速提升重35003500牛的物体，求作用在绳子自由端的拉力。牛的物体，求作用在绳子自由端的拉力。(3) 如果他在第（如果他在第（2）中所用的时间是）中所用的时间是10秒钟，秒钟，那么它在匀速提升那么它在匀速提升2 2米高的过程中有用功率是米高的过程中有用功率是多少？多少？ 已知已知:提升重物提升重物,G物物=2000N F拉拉=625N P总总=1250W=80%解解(1)先求滑轮组绳子的股数先求滑轮组绳子的股数58 . 06252000%100NNFGnFnhGhWW总有(2)再求物体上升的速度再求物体上升的速度(3)然后求滑轮组中动滑轮的重

17、力然后求滑轮组中动滑轮的重力smNWFPvvFvP/4 . 05625125055绳物绳总NGGGGGWWW5001物动动有有额有有）（(4)然后求滑轮组提升然后求滑轮组提升3500N重物时的拉力重物时的拉力,已知动滑轮的重力已知动滑轮的重力NGGF80051/）（动物拉(5)有用功功率有用功功率wsmNVGP1200/4 . 03500/物物10.在在“测定滑轮组的机械效率测定滑轮组的机械效率”实验中。实验中。 （1）需要的器材，除滑轮、铁架台、细绳、）需要的器材，除滑轮、铁架台、细绳、钩码和弹簧秤外还应有钩码和弹簧秤外还应有_。 （2）在提升钩码时，应使弹簧秤拉着绳的自）在提升钩码时，应使

18、弹簧秤拉着绳的自由端在竖直方向上作由端在竖直方向上作_运动。运动。 （3）若用同一滑轮组提升钩码，当钩码增加）若用同一滑轮组提升钩码，当钩码增加时，滑轮组的机械效率将时，滑轮组的机械效率将_。 （4）若组成滑轮组的每个滑轮都相同，提升）若组成滑轮组的每个滑轮都相同，提升相同的钩码，滑轮组的动滑轮个数增加，机械相同的钩码，滑轮组的动滑轮个数增加，机械效率将效率将_。（本题填（本题填“变大变大”、“变小变小”或或“不变不变”。）。） 1111两个滑轮组如图两个滑轮组如图1 1中甲、乙所中甲、乙所示，已知每一个滑轮的重都是示，已知每一个滑轮的重都是GoGo，摩擦阻力和绳重不计，用它们匀速摩擦阻力和绳重不计，用它们匀速提起重为提起重为G=5GoG=5Go的物体，甲、乙两的物体，甲、乙两 个滑轮组的机械效率之比为（个滑轮组的机械效率之比为（ ）A.6A.6：7 B.77 B.7：6 6 C.5C.5：6 D.56 D.5：7 7F1F26720021GGGGGGGGGWWW动有有额有有FH解解(1)浸没水中的浮力浸没水中的浮力NmkgNmkggVF2333